逆向工程是现代先进制造技术的重要组成内容之一,它是实现产品的快速设计和敏捷制造的重要手段,因此被广泛地应用于汽车、飞机、家用电器、模具制造等领域。目前,国内外有关逆向工程的研究主要集中在产品几何形状以及与功能要素相关的结构反求,即重建产品原型的数字化模型方面。从产品几何模型重建的角度,逆向工程可狭义地定义为将产品原型转化为数字化模型的有关计算机辅助技术、数字化测量技术和几何模型重建技术的总称。逆向工程技术在国内外得到了广泛的研究,并有相应的设备和软件推出,但是要想全面、系统地解决面向可以制造的复杂实物零件的逆向工程CAD建模和产品生成,仍存在许多需要研究和解决的问题。本文针对自由曲面重构几个方面的关键技术进行了研究,具体包括:1.研究了三坐标测量机对未知曲面的测量方法,提出了基于最小二乘的自动跟踪测量,采样点分布的疏密程度随曲面曲率的变化而变化,曲率越大,采样点越密,使测点数据为后续的曲面重构做好准备。2.在数据处理方面,着重研究了①移动平均法滤波法;②局部回归的数据平滑法;③根据曲率分布进行数据分段;④基于Delaunay三角剖分的测头半径补偿方法。3.研究了直线、圆弧与NURBS曲线的最小二乘拟合算法,并在MATLAB软件中实现上述曲线的拟合过程,提出了基于曲线拟合优度的曲线特征识别技术。4.研究了基于截面组合曲线的拉伸、旋转、扫掠等自由曲面的重建方法;利用UG的二次开发工具UG/OPEN GRIP,编写曲面重构程序,使反求建模过程中的繁琐操作通过程序实现,以减少反求建模的工作强度,提高了建模效率。